ITRM990188A1 - Sistema di rilevamento e controllo dello stato di sicurezza dei serbatoi. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: " Sistema di Rilevamento e Controllo dello Stato di Sicurezza di Serbatoi "

DESCRIZIONE

La presente invenzione ha come oggetto un sistema di rilevamento e controllo dello stato di sicurezza di serbatoi, in particolare del tipo che comprende un apparato di protezione catodica anticorrosione .

Questo tipo di· sistemi sono applicati ad esempio a serbatoi di stoccaggio di combustibile liquido o gassoso, ad esempio GPL destinato a consumi di tipo domestico, disposti interrati nei pressi dell'utilizzatore.

Questo tipo di serbatoi può essere disposto semplicemente interrato solo se si realizzano particolari condizioni di protezione anticorrosione, richiesti per via dell'ambiente aggressivo costituito dall'interramento semplice, ad esempio in giardini domestici o simili.

Tale protezione viene generalmente realizzata mediante particolari rivestimenti, ad esempio a base di resine epossidiche, che sono associati ad un apparato di protezione catodica comprendente almeno un anodo, detto di sacrificio, costituito da un materiale metallico che presenta un potenziale elettrochimico molto basso, ad esempio magnesio, rispetto al materiale che costituisce il serbatoio.

La funzionalità della protezione catodica può essere verificata misurando il potenziale del serbatoio rispetto ad un elettrodo di riferimento.

Come si può vedere dalla annessa figura 1 (diagramma di Pourbaix), se misurato rispetto ad un elettrodo di riferimento al Cu/CuS04, il potenziale deve rimanere al di sotto di un valore di soglia pari a circa 0,85 V.

Impiegando magnesio commerciale, che presenta un potenziale elettrochimico di -1,75 V, o una sua lega, con potenziale di -1,60 V, un valore di potenziale di riferimento prevedibile, rispetto ad un serbatoio di acciaio con potenziale variabile da -0,50 V a -0,70 V, è compreso tra -0,90 V e -1,55 V - ovvero ben al di sotto della soglia di sicurezza.

Per quanto riguarda invece la durata di tale protezione, essa è verificabile attraverso la misura della corrente di protezione erogata dall'anodo di sacrificio il quale, essendo più elettronegativo del ferro, si consuma al posto di quest'ultimo .

Pertanto, è importante in via preliminare che l'anodo di sacrificio presenti una massa adeguata che possa durare a lungo malgrado il suo consumo.

Comunque, se il rivestimento è in buono stato, la corrente erogata dall'anodo rimane al di sotto di un valore di soglia che è indice del buono stato di conservazione del serbatoio.

Questa combinazione di elementi di protezione, rivestimento e protezione catodica, consente di fatto l'interramento per un lungo periodo di tempo, ad esempio venti anni, senza che sia richiesta una periodica ispezione visiva per controllare lo stato superficiale del serbatoio.

Sulla base di quanto spiegato, si può concludere che, con una verifica periodica che detti valori di tensione e corrente siano al di sotto dei rispettivi valori di soglia, l'ispezione visiva periodica diventa di fatto inutile.

Quanto detto vale ovviamente per qualunque tipo di serbatoio interrato, in particolare per GPL, dei tipo orizzontale o verticale, indipendentemente dalla sua capacità.

Inoltre, si intende che il concetto inventivo che verrà definito nel seguito si estende a tutti i serbatoi che, essendo disposti in un ambiente aggressivo dal punto di vista della corrosione, sono difficilmente ispezionabili durante la loro vita operativa.

A titolo di esempio, un serbatoio interrato, al quale è applicato questo tipo di protezione anticorrosione , è illustrato con riferimento alle figure 2 e 3, rispettivamente una vista laterale e frontale con sezione dell'interramento, del tipo a corpo cilindrico orizzontale impiegato per lo stoccaggio del GPL.

In dette figure, un serbatoio 1 è interrato in un invaso 2 riempito di sabbia inerte o altro riempitivo ed appoggia su una soletta 3 in cemento alla quale è fissato, ad esempio, mediante perni 4, di acciaio zincato, incastrati nei supporti 5 del serbatoio 1.

A tale serbatoio 1 è applicato un apparato di protezione catodica anticorrosione, indicato in generale con A, che comprende un anodo di sacrificio 6, del tipo realizzato in magnesio e posto a diretto contatto con il terreno dell'invaso 2, ed un elettrodo di riferimento 7, a base di Cu/CuSO4 .

Il serbatoio 1, l'anodo di sacrificio 6 e l'elettrodo di riferimento 7 sono rispettivamente collegati ad un punto di misura 8 mediante corrispondenti primo cavo 9, secondo cavo 10 e terzo cavo 11, che costituiscono rispettivamente un primo, un secondo ed un terzo collegamento elettrico .

Detto punto di misura 8 è disposto in una cassetta stagna C installata esternamente al cappellotto di protezione 12 che accoglie la strumentazione di servizio del serbatoio 1. Tale cappellotto 12 e detta cassetta stagna C, rappresentati nella vista prospettica di dettaglio in figura 4, sono in posizione accessibile sostanzialmente a filo con la superficie del terreno.

Dal cappellotto 12 emerge una valvola di sfiato 13 di sicurezza e si dirama la tubazione di servizio 14 che porta il gas ai rispettivi bruciatori .

Sulla base della descrizione del serbatoio 1 e del suo apparato di protezione A, si intende che la verifica del potenziale e della corrente di protezione avviene rispettivamente:

1. misurando, con un appropriato strumento per la misurazione della tensione, la tensione tra il sistema serbatoio 1 - anodo di sacrificio 6 ed il terzo conduttore elettrico 11, collegato all'elettrodo di riferimento 7; e

2. misurando la corrente circolante tra serbatoio 1 ed anodo di sacrificio 6 previo scollegamento del primo o del terzo conduttore 9, 11 ed interposizione di un appropriato strumento per la misurazione della corrente.

Solitamente, questa verifica avviene manualmente, scoperchiando la cassetta stagna C ed impiegando un multimetro sui conduttori 9, 10, 11. I valori rilevati devono essere riportati su un'apposita scheda di verifica periodica.

Questo modo di operare può dare origine ad alcune incertezze che possono rendere le modalità di effettuazione delle verifiche di non immediata comprensione.

Infatti, tale verifica deve essere effettuata obbligatoriamente da personale addestrato, in grado di maneggiare gli strumenti di misura ed esperta del contenuto di detta cassetta stagna nonché di tutti gli aspetti della procedura: regolazione é taratura del multimetro, scollegamento e ricollegamento del cavo scollegato ecc.

Inoltre, questa verifica richiede l'impiego di un multimetro di buona qualità per non incorrere in errori di misura soprattutto per bassi valori :di corrente, con un ovvio riflesso negativo sui costi.

Infine, non ci può essere un'assoluta certezza che l'addetto alla verifica abbia effettivamente registrato con esattezza i dati rilevati sull'apposita scheda.

Il problema tecnico che è alla base della presente invenzione è di fornire un sistema di rilevamento e controllo dello stato di sicurezza di serbatoi interrati che consenta di ovviare agli inconvenienti menzionati con riferimento alla tecnica nota.

Tale problema viene risolto da un sistema di rilevamento e controllo come sopra specificato, che si caratterizza per il fatto di comprendere:

* un'unità di riconoscimento ed erogazione da’ti, comprendenti una tensione di protezione catodica ed un valore rappresentativo di una corrente di protezione catodica, che presenta una memoria diidentificazione contenente un codice identificativo del serbatoio; e

* un'unità di verìfica, collegabile a detta unità di riconoscimento ed erogazione dati, atta ad ottenere i valori misurati dì detta tensione di protezione e di detto valore rappresentativo, comprendendo: una memoria di base contenente una famiglia di codici identificativi ed il corrispondente valore di soglia per detta tensione di protezione; e mezzi per confrontare detto valore misurato della tensione di protezione con il corrispondente valore di soglia .

Il principale vantaggio del sistema di rilevamento e controllo secondo la presente invenzione risiede nella completa automatizzazione della verifica e dell'immagazzinaggio dei dati.

La presente invenzione verrà qui di seguito descritta secondo una sua forma di realizzazione preferita, fornita a scopo esemplificativo e non limitativo con riferimento ai disegni annessi in cui, oltre alle figure già menzionate:

* la figura 5 mostra una vista prospettica di un particolare del sistema secondo la presente invenzione;

* la figura 6 mostra uno schema di collegamento riferito al sistema rappresentato'nelle figure 4 e 5; e

* la figura 7 mostra un ulteriore schema di' collegamento di detto sistema.

Con riferimento alle figure 4 e 5, è rappresentato un sistema di rilevamento e controllo dello stato di sicurezza di serbatoi interrati, indicato con B ed associato a detti apparato di protezione catodica A e serbatoio 1 precedentemente descritti .

In corrispondenza della cassetta C e del punto di misura 8, i tre cavi 9, 10, 11 che realizzano detti primo, secondo e terzo conduttori elettrici, sono collegati ad un circuito elettronico 16 attraverso un connettore D.

In corrispondenza del circuito elettronico 16, il sistema B comprende una presa 17 collegabile ad uno spinotto 20.

La presa 17 è ricavata ad esempio nel coperchio C1 della cassetta C che, in figura 5, è rappresentata aperta, ovvero in corrispondenza della posizione prevista per il circuito elettronico 16.

Ovviamente si intende che la posizione del circuito 16 e della presa 17 potrebbe essere diversa nella cassetta C, ad esempio in corrispondenza di una sua parete laterale.

Il circuito elettronico 16, rappresentato schematicamente in figura 7, è atto a realizzare una tensione tra detti primo e terzo condotto elettrico 9, 11, ovvero detta tensione di protezione Vp, ed una corrente che interessa detti primo e secondo condotti elettrici 9, 10 associati con il secondo o terzo condotto 10, 11 scollegati, ovvero detta corrente di protezione.

Il circuito elettronico 16 comprende una memoria ROM di identificazione 18, dove sono immagazzinati i dati identificativi del serbatoio 1, ed un trasduttore shunt 19 che trasforma detta corrente di protezione in una corrispondente tensione trasdotta Vt, ovvero in un suo valore rappresentativo.

Tale circuito elettronico 16 costituisce in sintesi un'unità di riconoscimento ed erogazione dati, direttamente associata all'apparato di protezione A in situ, ovvero connessa al serbatoio 1, erogante detta tensione di protezione Vp ed una tensione trasdotta Vt rappresentativa della corrente di protezione.

Detto spinotto 20 appartiene ad- un'unità mobile di verifica 21 del sistema B, alla quale è collegato mediante un cavo di collegamento 22.

L'unità mobile 21 è quindi collegabile a detta unità di riconoscimento ed erogazione dati e comprende un corpo scatolare 23 che contiene una circuiteria 24 rappresentata globalmente in figura 6.

Detta unità mobile 21 comprende inoltre un gruppo di segnalatori luminosi 25 che, ai fini della presente invenzione, sono equivalenti a segnalatori acustici.

La circuiteria 24 comprende un ingresso dei segnali di misura Vt, Vp connessa ad una sezione di interruttori elettronici 26 che inviano detti segnali a rispettivi amplificatori di tensione 27 e di corrente 28, connessi entrambi ad un convertitore A/D 29 alimentato da una batteria 30. Un microprocessore 31 è collegato rispettivamente alla memoria di identificazione 18 dell'unità di riconoscimento ed erogazione dati attraverso il cavo di collegamento 22, a detto convertitore 29 ed ad una memoria di immagazzinaggio 32.

Inoltre, il microprocessore 31 è collegato ad una memoria di base 33, che riporta una banca dati contenente il programma impiegato dal microprocessore, i codici identificativi di tutte le unità di riconoscimento ed erogazione dati di una famiglia di serbatoi soggetti a verifica ed il valore di soglia per la tensione di protezione-Vp; una unità temporale 34, che riporta i dati temprali correnti, ovvero il giorno e l'ora corrente; ed un'interfaccia 35 per il collegamento dell'unità di verifica ad un elaboratore non rappresentato.

Ulteriormente, il microprocessore 31 comanda l'accensione e lo spegnimento dei segnalatori luminosi 25.

Il sistema di rilevamento e controllo B, con le sue rispettive unità di riconoscimento ed erogazione dati e di verifica, opera nel modo seguente.

L'operatore collega lo spinotto 20 dell'unità di verifica 21 alla presa 17 della cassetta C, collegando il circuito elettronico 16 dell'unità di riconoscimento ed erogazione dati alle componenti interne dell'unità di verifica 21.

Una volta accesa l'unità di verifica 21, mediante un interruttore non rappresentato, il microprocessore 31 provvede a leggere il codice di riconoscimento contenuto nella memoria di identificazione 18, dopo aver compiuto alcuni controlli quali: stato di carica della batteria 30; ed effettiva connessione tra spinotto 20 e presa 17 e simili. Eventuali errori sono segnalati mediante segnalazioni luminose e/o acustiche.

Per realizzare la letture del codice, l'unità di verifica 21 invia all'unità di riconoscimento la quantità di energia necessaria ad attivare la memoria di identificazione 18. Tutti questi passi sono ovviamente gestiti dal programma del microprocessore 31.

Una volta avvenuta l'identificazione, essa viene memorizzata nella memoria di immagazzinaggio 32 insieme al giorno ed all'ora corrente.

Inoltre, si procede alla lettura della tensione di protezione Vp e della corrente di protezione .

La tensione di protezione Vp viene prelevata dai primo e terzo conduttore elettrico 9, 11 attraverso uno stadio di ingresso che comprende detto amplificatore di tensione 27 in configurazione di inseguitore di tensione con elevata impedenza di ingresso, e poi applicata al convertitore A/D 29.

Allo scopo di depurare dalla misura gli effetti della tensione di offset dell'amplificatore 27, l'ingresso dello stadio inseguitore di tensione può essere scollegato dal segnale di ingresso di Vp e cortocircuitato a massa, attraverso detta sezione interruttori elettronici 26 che sono comandati dal microprocessore 31.

La sequenza delle fasi di misura è come segue: Lo stadio di ingresso, operante come inseguitore, viene preventivamente isolato dal segnale di ingresso e cortocircuitato a massa, mediante detta sezione 26: il microprocessore 31 attiva la misura, attraverso il convertitore A/D 29, della tensione presente all'uscita dello stadio, dovuta alla tensione di offset dell'amplificatore di tensione 27. Questo dato viene memorizzato.

Il microprocessore comanda quindi . gli interruttori elettronici affinché il segnale di ingresso Vp venga inviato allo stadio inseguitoredi tensione; successivamente, attraverso il convertitore A/D 7, viene effettuata la misura della tensione all'uscita di questo stadio.

Il valore della tensione di protezione Vp viene quindi ricavato dal microprocessore attraverso la differenza tra l'ultimo valore misurato e quello memorizzato come valore di offset .

Ogni misura effettuata dal convertitore A/D 29 rappresenta il valore medio di un elevato numero di campionamenti, ad esempio 100, e relative conversioni, attuate in modo da essere equidistribuite su un periodo di tempo di lunghezza prefissata, ad esempio 20 ms. In questo modo viene fortemente ridotta l'incertezza di misura dovuta a disturbi indotti e captati, provenienti ad esempio dalla presenza di campi elettrici a frequenza industriale (50 60 Hz) e dalle relative armoniche.

Per quanto riguarda invece la misura della corrente, essa viene convertita in tensione Vt in corrispondenza del trasduttore shunt 19. Questo segnale di tensione Vt viene amplificato attraverso uno stadio amplificatore della corrente 28, che si distingue per due livelli di amplificazione tarati e selezionabili dal microprocessore 31.

Detto microprocessore 31 esegue una prima misura -della tensione impostando il guadagno più basso dell'amplificatore 28. Se il valore misurato consente una maggiore amplificazione, il microprocessore 31 aumenta di conseguenza il guadagno dell'amplificatore di corrente 28. Viene poi attivata la procedura di misura della tensione di offset dell'amplificatore 28, come precedentemente descritto per l'altro amplificatore 27 .

Durante queste procedure di misura delle tensioni Vt, Vp, il microprocessore mantiene acceso il segnalatore luminoso 25, in particolare la luce corrispondente all'acquisizione dei dati.

Le tensioni Vp, Vt così ricavate vengono memorizzate nella stessa area di memoria già allocata per il codice identificativo del serbatoio e per la data.

Successivamente il valore misurato della tensione di protezione Vp viene confrontato con quello contenuto nella memoria di base 33.

Se il confronto non rispetta i limiti imposti (figura 1) viene attivato un allarme, ad esempio mediante i segnalatori luminosi 25 in corrispondenza di una luce d'allarme.

Il completo spegnimento della precedente luce relativa all'acquisizione dei segnalatori 25 indica invece che la memorizzazione con verifica è stata completata con successo.

Un'ulteriore luce di allarme, nel segnalatore luminoso 25, può indicare la batteria scarica.

Il contenuto della memoria di immagazzinaggio 32, dopo che il ciclo delle verifiche sui serbatoi registrati nella memoria di base 33 è stato completato, può essere scaricato nella memoria di un elaboratore attraverso l'apposita interfaccia 35.

Ovviamente, ciascuna registrazione riporta codice di identificazione, data ed ora, cosicché ogni registrazione può essere facilmente messa in coda alle precedenti registrazioni inerenti il medesimo serbatoio, ricostruendo così la storia di ciascun serbatoio esaminato.

Si intende che il collegamento tra unità di verifica 21 ed unità di riconoscimento ed erogazione dati 16 può avvenire, oltre che attraverso il cavo di collegamento 22, anche attraverso altri sistemi come, ad esempio, collegamenti telefonici, cellulari, satellitari e simili .

Comunque, l'unità di verifica come descritta può essere impiegata anche da personale non addestrato, ad esempio l'addetto al rifornimento periodico dei serbatoi, con notevole riduzione dei costi e con maggior frequenza di verifica.

I requisiti di accuratezza vengono poi. trasferiti dallo strumento di misura tradizionale alla taratura di fabbrica delle unità 16, 21.

Inoltre, oltre al collegamento dell'unità di verifica ed alla sua accensione, non sono richieste altre operazioni che potrebbero essere tralasciate. In particolare non è necessario aprire la cassetta stagna o ricollegare cavi staccati.

Ulteriormente, i dati registrati non possono essere corretti od alterati in nessun modo dall'addetto dall'utente del serbatoio o inserendoli sulla banca dati del computer in quanto, essendo le aree di registrazione dei dati rilevanti protette, la scrittura dei dati è possibile solo a seguito di un'acquisizione dell'unità di verifica mobile 21.

Al sopra descritto sistema di rilevamento e controllo dello stato di sicurezza di serbatoi interrati un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare ulteriori e contingenti esigenze, potrà apportare numerose ulteriori modifiche e varianti, tutte peraltro comprese nell'ambito di protezione della presente invenzione, quale definito dalle rivendicazioni allegate.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema di rilevamento e controllo (B) dello stato di sicurezza di serbatoi del tipo che comprende un apparato (A) di protezione catodica, anticorrosione associato ad un serbatoio (1)/ caratterizzato dal fatto di comprendere: * un'unità di riconoscimento ed erogazione dati (16), comprendenti una tensione di protezione catodica (Vp) ed un valore rappresentativo (Vt) di una corrente di protezione catodica, che presenta una memoria di identificazione (18) contenente un codice identificativo del serbatoio (1); e * un'unità di verifica (21), collegabile a detta unità di riconoscimento ed erogazione dati (16), atta ad ottenere i valori misurati di detta tensione di protezione (Vp) e di detto valore rappresentativo (Vt), comprendendo: una memoria di base contenente una famiglia di codici identificativi ed il corrispondente valore di soglia per detta tensione di protezione (Vp); e mezzi per confrontare (31) detto valore misurato della tensione di protezione con il corrispondente valore di soglia.
2. 2. Sistema di rilevamento e controllo (B) secondo la rivendicazione 1, in cui detto serbatoio (1) è interrato .
3. 3. Sistema di rilevamento e controllo (B) in cui detto serbatoio (1) è atto a contenere GPL.
4. 4. Sistema di rilevamento e controllo (B) secondo la rivendicazione 1, in cui detta unità di riconoscimento ed erogazione dati (16) è accolta all'interno di una cassetta stagna (C).
5. 5. Sistema di rilevamento e controllo (B) secondo la rivendicazione 1, in cui detto valore rappresentativo è una tensione trasdotta (Vt) ottenuta mediante un trasduttore shunt (19).
6. 6. Sistema di rilevamento e controllo (B) secondo la rivendicazione 1, in cui dette unità di riconoscimento ed erogazione dati (16) e di verifica (21) sono collegabili mediante un cavo di collegamento (22).
7. 7. Sistema di rilevamento e controllo (B) secondo la rivendicazione 1, in cui detti mezzi per confrontare comprendono un microprocessore (31).
8. 8. Sistema di rilevamento e controllo (B) secondo la rivendicazione 1, in cui detta unità di verifica (21) comprende una memoria di immagazzinaggio (32) per registrare detti valori misurati (Vp, Vt) unitamente al rispettivo codice di identificazione del serbatoio (1).
9. 9. Sistema di rilevamento e controllo (B) secondo la rivendicazione 1, in cui detta unità di verifica (21) comprende una unità temporale (34), che riporta i dati temporali correnti atti ad essere registrati in detta memoria di immagazzinaggio (32).
10. 10. Sistema di rilevamento e controllo (B) secondo la rivendicazione 1, in cui detta unità di verifica (21) comprende un'interfaccia (35) per scaricare il contenuto di detta memoria di immagazzinaggio (32).
11. 11. Sistema di rilevamento e controllo (B) sostanzialmente come precedentemente descritto ed illustrato nei disegni annessi.